Técnicas, aplicaciones y retos

Hoy el sector de la transformación de plásticos cuenta con un importante abanico de soluciones para la soldadura, y todas y cada una de ellas han sido desarrolladas para cubrir las distintas necesidades provocadas por la complejidad de los diseños y de la naturaleza química de los materiales. En este reportaje repasamos con la ayuda de Eduard Ortiz, especialista en soldadura y profesor del Centro Español de Plásticos (CEP), las virtudes, las aplicaciones y los retos de cada una de ellas.

Hoy en día, la soldadura de plásticos perfecta, además de, por ejemplo, obtener una minimización de las distorsiones térmicas en la zona de soldadura, sería aquella que, en el supuesto de un esfuerzo mecánico inasumible en la zona de la soldadura, se produjese la rotura por cualquier otro punto cercano a dicha zona, lo que confirmaría que la soldadura no provocó una alteración en las propiedades mecánicas. En componentes estéticos, se podría añadir el deseo, siempre buscado, de una ejecución sin marcas que delaten la existencia de la propia soldadura. Para llegar a este escenario ideal, las diferentes tecnologías de soldadura han tenido que evolucionar, según afirma el especialista Eduard Ortiz, hasta convertirse en “la única alternativa posible en formas geométricas complejas y con elementos de no rotación. Estoy hablando de la soldadura por ultrasonidos”.

Con la experiencia adquirida en esta tecnología, explica el profesor del CEP, se ha sofisticado todo el proceso, ya sea desde la fabricación de los sonotrodos, que son los encargados de reproducir mecánicamente la frecuencia de vibración, como de los rangos de tiempo y presión a aplicar sobre los componentes a soldar, sin olvidar el diseño de los nervios directores de energía, que son los puntos en donde se concentrará la fricción y siempre en función de la naturaleza química de los materiales a soldar, por lo que esta tecnología nos permite soldar dos elementos de cualquier forma e incluso de distintos planos de contacto, con absoluta garantía de unión y sin marcas que afeen el aspecto superficial.

En el supuesto de piezas de mediano a gran tamaño —y además con geometrías complejas que provocarían la ejecución de grandes sonotrodos y consecuentemente de grandes ‘cunas’ en donde realizar la operación de soldadura—, es “mucho más rentable” proceder a la soldadura o remachado por puntos, en los que con un solo sonotrodo de ejecución muy simple se remachan los elementos a unir de forma parecida a como se ejecutan en la industria metalúrgica, pero en éste caso deformando el remache de plástico por el aporte calorífico que aporta de fricción por vibración del sonotrodo.

Sea cual sea la técnica a emplear, hoy por hoy el calor sigue siendo necesario. “Con el estado de la tecnología actual, cualquier soldadura que se intente desarrollar para su aplicación en termoplásticos pasa forzosamente por la aportación de calor, ya sea en forma de calor directo (placa caliente, infrarrojo) o bien por aporte indirecto del calor en forma de rozamiento o fricción (ultrasonidos, fricción rotativa, fricción lineal-orbital)”, explica el especialista del CEP. En el caso de las tecnologías por fricción —rotativa o lineal—, estos procesos han evolucionado dotándoles de un volante de inercia, el cual, convenientemente acelerado, es el que transmitirá el movimiento causante de la fricción y de aquí el nombre de soldadura por inercia.

Otro método de soldadura destacable y de relativa reciente aparición, es la tecnología láser, como medio de aporte de calor a las superficies a unir. En este caso estamos hablando de un aporte térmico sin contacto entre herramienta y pieza/s a unir, que ofrece una soldadura profunda con una mínima distorsión. “Esta tecnología permite unir encapsulando componentes que no se van a ver alterados por el proceso de soldado”, apunta Ortiz.

Las tecnologías de soldadura han ido desarrollándose según el estado de la tecnología ha ido evolucionando, permitiendo rellenar huecos en aplicaciones cada vez más amplias. Así, explica el especialista, la soldadura por placa caliente, fricción rotativa y fricción lineal-orbital es adecuada para aquellas aplicaciones de mediano a gran tamaño y en las que la soldadura es eminentemente técnica más que estética y los elementos a unir poseen un eje de rotación simétrico. Por su parte, la soldadura por ultrasonidos y láser está ideada para aplicaciones de pequeño y mediano tamaño en las que, además de la exigencia técnica de la soldadura, existe un requerimiento estético.

En este escenario, la justificación de las soldaduras, según afirma Ortiz, viene determinada, en general, por imperativos del diseño, por lo que al tratarse de unas tecnologías consolidadas, un mayor crecimiento en su utilización sólo vendrá determinado por una mayor demanda general. “Técnicamente, se ha visto que la relativa reciente aparición del proceso vía láser confirma que el crecimiento es posible si hay una necesidad por cubrir”, añade.

Para el profesor del CEP, la utilización de adhesivos químicos es un proceso que no presenta unas claras ventajas competitivas frente al resto de tecnologías de soldadura, ya que el utillaje para su dosificación, así como el propio proceso de aplicación, “puede llegar a ser tan costoso como al del resto de tecnologías”. Este proceso, además, está limitado en aplicaciones eminentemente industriales y para su utilización en sectores como alimentación, medicina-farmacia y perfumería. Dada la posibilidad de retención en las piezas soldadas de restos de disolventes orgánicos o de residuos monoméricos, pueden llegar a alterar su entorno o a los productos contenidos, siendo imprescindible un asesoramiento técnico a dos bandas entre el fabricante del adhesivo y del termoplástico.

La tecnología de soldadura de termoplásticos es para Eduard Ortiz una tecnología de único-último recurso. “Es evidente que todo lo realizable vía molde o maquinaria de transformación de termoplásticos evitará procesos posteriores de mayor costo añadido, tema que nadie quiere abordar a no ser que sea la única posibilidad para la viabilidad del proyecto”, apunta. El principal inconveniente con el que la soldadura se puede encontrar son las distintas naturalezas químicas de los termoplásticos. “Se necesita siempre un estudio previo con el fabricante del termoplástico que garantice una unión homogénea y la definición y visibilidad de las líneas de unión en aplicaciones estéticas”.

¿Y en el caso de la microinyección? Para Ortiz, puede actuar —y de hecho actúa— como competidor de los procesos descritos, pero las aplicaciones que permite su utilización son muy minoritarias, ya que tanto el molde como la máquina de transformación deben ser especiales y al ser componentes de reducido tamaño, el volumen de los proyectos es reducido. “Normalmente, la microinyección persigue la integración de funciones en un solo proceso, más que evitar una soldadura”, puntualiza.